Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya....

28
CONTOH APLIKASI IEEE STD.80-2000 (PERANCANGAN SISTEM PEMBUMIAN) 1 Pendahuluan IIIE Std.80-2000 adalah suatu pedoman, terutama berkaitan dengan gardu induk pasangan luar (outdoor) baik konvensional maupun terisolasi gas (GIS, Gas Isolated Substation). Tujuan utama dari pedoman ini memberikan garis – garis besar dan informasi terutama untuk pembumian dalam rancangan gardu induk sehingga diperoleh keamanan bila terjadi gangguan. Dalam bab berikut ini diberikan ilustrasi penggunaan rumus – rumus, tabel – tabel dan grafik untuk sistem pembumian gardu induk. Sasaran spesifik yang ingin dicapai dari contoh-contoh ini adalah untuk memperlihatkan penerapan rumus – rumus utama dari pedoman ini untuk beberapa konsep rancangan awal yang mengarah ke solusi rancangan akhir yang memuaskan. Contoh perhitungan akan diaplikasikan untuk: grid bujur sangkar tanpa batang pembumian, grid bujur

Transcript of Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya....

Page 1: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

CONTOH APLIKASI IEEE STD.80-2000 (PERANCANGAN

SISTEM PEMBUMIAN)

1 Pendahuluan

IIIE Std.80-2000 adalah suatu pedoman, terutama berkaitan dengan gardu

induk pasangan luar (outdoor) baik konvensional maupun terisolasi gas (GIS, Gas

Isolated Substation). Tujuan utama dari pedoman ini memberikan garis – garis

besar dan informasi terutama untuk pembumian dalam rancangan gardu induk

sehingga diperoleh keamanan bila terjadi gangguan.

Dalam bab berikut ini diberikan ilustrasi penggunaan rumus – rumus, tabel

– tabel dan grafik untuk sistem pembumian gardu induk. Sasaran spesifik yang

ingin dicapai dari contoh-contoh ini adalah untuk memperlihatkan penerapan

rumus – rumus utama dari pedoman ini untuk beberapa konsep rancangan awal

yang mengarah ke solusi rancangan akhir yang memuaskan.

Contoh perhitungan akan diaplikasikan untuk: grid bujur sangkar tanpa batang

pembumian, grid bujur sangkar dengan batang pembumian, grid empat persegi

dengan batang pembumian, dan grid bentuk L dengan batang pembumian.

Untuk contoh – contoh perhitungan berikut digunakan data – data sebagai

berikut :

- lama waktu gangguan tf = 0,5 detik

- impedansi sistem ekivalen urutan positip Z1 = (4 + j 10) Ω pada sisi 115 kV

- impedansi sistem ekivalen urutan nol Z0 = (10 + j 40) Ω pada sisi 115 kV

- faktor pembagian arus Sf = 0,6

- tegangan fasa – fasa pada lokasi gangguan = 15.000 volt

Page 2: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

- tahanan jenis tanah ρ = 400 Ω-m

- tahanan jenis batu koral (crushed rock) ρs = 2500 Ω-m

- ketebalan permukaan batu padat hs = 0,102 m (4 inchi)

- kedalaman penanaman grid h = 0,5 m

- luasan pembumian tersedia A = 63 m x 84 m

- impedansi trafo (Z1 dan Z0) = (0,034 + j 1,014) Ω pada sisi 13 kV

Tahanan jenis batu koral (crushed-rock) diasumsikan dan diperkirakan

berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan

sistem ekivalen dan faktor pembagian arus Sf ditentukan untuk lokasi dan tipe

gangguan terburuk, termasuk kemungkinan pengembangan sistem 25 tahun ke

depan. Jadi, tidak ada faktor keamanan tambahan untuk pengembangan sistem.

Diasumsikan juga, gangguan pada gardu induk akan diputuskan oleh pemutus

tenaga dengan otomatis. Jadi, waktu gangguan dan waktu kejut akan sama.

2 Grid Bujur Sangkar Tanpa Batang Pembumian.

Dengan menggunakan prosedur langkah demi langkah (step by step),

evaluasi rancangan dapat dibuat sebagai berikut.

* Langkah ke 1: Data Lapangan

Walaupun pembumian gardu induk dilokasikan dalam suatu empat persegi

panjang dengan ukuran 63 m x 84 m atau 5292 m2, untuk perkiraan rancangan

awal, dapat diasumsikan suatu bujur sangkar 70 m x 70 m tanpa batang

pembumian. Konsekuensinya luas yang dicakup suatu grid A = 4900 m2.

Diasumsikan tahanan jenis tanah rata – rata adalah 400 Ω-m berdasarkan pada

pengukuran tahanan jenis tanah di lokasi gardu induk tersebut.

Page 3: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

* Langkah ke 2: Ukuran Konduktor

Dengan mengabaikan tahanan stasion, arus gangguan tanah simetri If ≈ 3I0

dihitung dengan Persamaan

I0 =

E3R f +(R1+R2+R0 )+ j(X1+X2+X0 ) (4.1)

Untuk gangguan pada sisi 115 kV

3I0 =

3 . 15000.√33.( 0)+(4+4+10 )+ j(10+10+40 )

│3I0│= 3180 amp

dan X/R = 3,33

Untuk gangguan sisi 13 kV, impedansi gangguan ekivalen 115 kV harus

ditransformasikan ke sisi 13 kV. Dengan trafo hubungan Δ-Y, hanya impedansi

gangguan urutan positip sisi 115 kV yang ditransformasikan. Hasil

transformasinya adalah :

Z1 = (13115 )

2

(4 + j10) + 0,034 + j1,014 = 0,085 + j1,142

Z0 = 0,034 + j1,014

3I0 =

3.13000 .√33(0 )+(0 ,085+0 ,085+0 ,034 )+ j(1 ,142+1,142+1 ,014 )

│3I0│= 6814 amp

dan X/R = 16,2

Arus gangguan sisi 13 kV akan digunakan sebagai dasar menentukan ukuran

konduktor pembumian.

Dengan menggunakan Tabel 3.1. untuk lama waktu gangguan 0,5 s, faktor

dekremen Df mendekati 1, maka arus gangguan asymmetri (rms) adalah juga 6814

Page 4: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

A. Nilai arus ini akan digunakan untuk menentukan diameter minimum konduktor

pembumian

Diasumsikan bahwa akan digunakan copper clad steel wire dengan

konduktivitas 30 % sebagai konduktor grid, dengan temperatur keliling 400 C dan

batas temperatur maksimum 7000 C. Dengan menggunakan Persamaan (3.14) dan

Tabel 3.2 diperoleh :

Akcmil = I

197 ,4

√( TCAPtc αr ρr ) ln ( K0+TmK0+T a ) (4.2)

= 6184

197 ,4

√( 3 ,850,5.0 ,00378 .5 ,862 ) ln(245+700

245+40 ) = 65,9 kcmil atau 33,4 mm2

Dalam kasus ini, diperoleh dmin = 6,5 mm atau 0,0065 m konduktor padu. Akan

tetapi berdasarkan pertimbangan kekuatan mekanik lebih baik digunakan

konduktor berpilin dengan diameter 0, 01 m.

* Langkah ke 3: Kriteria tegangan sentuh dan langkah

Untuk ketebalan permukaan batu koral 0,102 m (4 inchi) dengan tahanan

jenis 2500 Ω-m dan tahanan jenis tanah 400 Ω-m, faktor refleksi K dihitung

dengan menggunakan persamaan :

K =

ρ−ρ sρ+ρ s (4.3)

=

400−2500400+2500 = - 0,72

Page 5: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Dari Gambar 2.7 untuk K = - 0,72, dan hs = 0,1 m diperoleh faktor reduksi Cs =

0,74. Faktor reduksi dapat juga dihitung secara pendekatan dengan menggunakan

Persamaan (2.15) sebagai berikut.

Cs = 1 -

0 ,09(1− ρρ s )

2hs+0 ,09 (4.4)

= 1 -

0 ,09 (1−4002500 )

2(0 ,102 )+0 ,09 = 0,74

Asumsikan berat manusia paling sedikit 70 kg. Tegangan langkah dan tegangan

sentuh yang diizinkan dapat dihitung sebagai berikut.

- Tegangan langkah yang diizinkan:

El70 = (1000 + 6Csρs)

0 ,157√t s (4.5)

= [{1000 + 6(0,74)2500}]

0 ,157√0,5

= 2686,6 volt

- Tegangan sentuh yang diizinkan:

Es50 = (1000 + 1,5Csρs)

0 ,157√t s (4.6)

= [{1000 + 1,5(0,74)2500}]

0 ,157√0,5

= 838,2 volt

* Langkah ke 4: Rancangan awal

Page 6: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Asumsikan suatu tata letak awal grid 70 m x 70 m dengan konduktor

berjarak sama seperti Gambar 4.2. Jarak D = 7 m, kedalaman penanaman grid, h =

0,5 m, dan tidak ada batang pembumian. Panjang total konduktor ditanam, LT = (2

x 11 x 70) m = 1540 m.

Gambar 4.2. Grid bujur sangkar tanpa batang pembumian.

* Langkah ke 5: Menentukan tahanan grid

Untuk L = 1540 m dan luas grid A = 4900 m2, tahanan grid dihitung

sebagai berikut.

Rg = ρ [1LT

+1

√20 A (1+1

1+h√20 /A )] (4.7)

= 400 [ 11540 +

1√20 . 4900 (1+

11+0,5√20 /4900 )]

= 2,78 Ω

* Langkah ke 6: Arus grid maksimum

Page 7: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Arus grid maksimum IG ditentukan dengan kombinasi Persamaan (3.1) dan

(3.3). Untuk Df = 1 dan Sf = 0,6

Sf =

I g3 I 0 (4.8)

dan IG = Df.Ig (4.9)

Walau arus gangguan sisi 13 kV (6814 amp) lebih besar dari arus gangguan sisi

115 kV (3180 amp), namun belitan trafo 13 Kv dengan bintang ditanahkan

merupakan sumber lokal arus gangguan dan tidak memberi konstribusi terhadap

kenaikan potensial tanah (GPR, Ground Potential Rise). Jadi, arus grid maksimum

didasarkan pad harga arus gangguan sisi 115 kV (3180 amp).

IG = Df.Sf.3I0 (4.10)

= 1. 0,6.3180 = 1908 amp

* Langkah ke 7: Kenaikan potensial tanah (GPR)

Sekarang perlu dibandingkan antara GPR dengan tegangan sentuh yang

diizinkan.

GPR = IG.Rg (4.11)

= 1908. 2,78 = 5304 volt

Harga ini jauh lebih besar dari 838 volt, batas aman seperti yang diperoleh pada

langkah ke tiga. Oleh sebab itu dibutuhkan evaluasi rancangan lebih lanjut.

* Langkah ke 8: Tegangan mesh

Perhitungan harga Km menggunakan Persamaan – Persamaan (3.8), (3.10),

(3.11), adalah sebagai berikut.

Km =

12π {[ ln D2

16 .h .d+

(D+2h )2

8 .D .d− h

4 .d ]+ K iiKh . ln [ 8π (2n−1 ]}

(4.12)

Page 8: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

di mana

Kii =

1(2 .n )2/n

(4.13)

=

1(2 .11)2/11

= 0,57

dan

Kh = √1+ hho (4.14)

= √1+0,51 . 0 = 1,225

K=

12π

[ ln { 72

16 . 0,5 . 0 ,01+

(7+2. 0,5 )2

8 . 7 .0 ,01− 0,5

4 . 0 ,01 }+ 0 ,571,225

ln { 8π (2. 11−1 }]

Faktor Ki dihitung sebagai berikut

Ki = 0,644 + 0,148 n (4.15)

di mana

n = na.nb.nc.nd (4.16)

na =

2. LCLp (4.17)

na=

2 .1540280

Untuk grid bujur sangkar berlaku: nb = nc = nd = 1 sehingga diperoleh

n = 11.1.1.1 = 11

K1 = 0,644 + 0,148.11 = 2,272

Tegangan mesh Em dihitung sebagai berikut :

Page 9: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Em =

ρKmK i IGLM (4.18)

Em =

400 . 1908 .0 ,89 .2,2721540 = 1002,1 volt

* Langkah ke 9: Perbandingan tegangan mesh dan tegangan sentuh yang

diizinkan

Tegangan mesh yang diperoleh lebih tinggi dari tegangan sentuh yang

diizinkan (1002,1 volt dibanding 838,2 volt). Jadi rancangan grid harus

dimodifikasi.

3 Grid Bujur Sangkar Dengan Batang Pembumian

Dalam contoh sebelumnya, prosedur rancangan langkah ke 10 tidak

dicapai karena kegagalan memenuhi kriteria langkah ke 9. Pada umumnya, ada

dua pendekatan yang dapat dilakukan untuk memodifikasi rancangan grid untuk

memenuhi tegangan sentuh yang diizinkan. Pendekatan yang dilakukan adalah :

a) Mengurangi GPR ke suatu harga di bawah harga tegangan sentuh yang

diizinkan atau ke suatu harga yang cukup rendah untuk menghasilkan

harga Em di bawah tegangan sentuh yang diizinkan,

b) Mengurangi besar arus gangguan tanah.

Biasanya, mengurangi besar arus gangguan tanah sangat sulit atau tidak

praktis untuk dilakukan. Modifikasi grid dilakukan dengan merubah salah satu

dari berikut ini : jarak konduktor grid, panjang konduktor total, kedalaman

grid, dan menambah batang pembumian. Dalam contoh berikut, rancangan

awal dimodifikasi dengan penambahan 20 batang pembumian yang panjangnya

7,5 m (24,6 feet) di sekeliling grid seperti terlihat dalam Gambar 4.3 berikut

Page 10: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Gambar 4.3. Grid Empat persegi panjang dengan 20 batang panjang 7,5 m.

* Langkah ke 5

Menggunakan Persamaan (3.6) untuk LT = (1540 + 20.7,5) m = 1690 m

dan luas grid A = 4900 m2, diperoleh harga tahanan grid Rg

Rg = ρ [1LT

+1

√20 A (1+1

1+h√20 /A )] (4.19)

Rg = 400 [1

1690+ 1

√20 . 4900 (1+ 11+0 .54900 )]=2 .75Ω

* Langkah ke 6 dan ke 7

Harga GPR hasil modifikasi = 1908. 2,75 = 5247 volt yang masih lebih

tinggi dari 838,2 volt.

* Langkah ke 8

Harga Km hasil modifikasi rancangan

Page 11: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Km =

12π {[ ln D2

16 .h .d+

(D+2h )2

8 .D .d− h

4 .d ]+ K iiKh . ln [ 8π (2n−1 ]}

(4.20)

dengan :

Kii = 1.0 dengan batang

Kh = √1+ hho (4.21)

Kh = √1+0,51 . 0 = 1,225

Km =

12π

[ ln { 72

16 .0,5 . 0 ,01+

(7+2. 0,5 )2

8 .7 .0 ,01− 0,5

4 .0 ,01 }+ 0 ,571,225

ln { 8π (2.11−1 }] = 0 .77

Hasil perhitungan Em hasil modifikasi adalah :

Em =

ρ . IG .Km .K i

LC+[1 .55+1.22 .( Lr

√LX2+LY2 )]LR (4.22)

Em =

400 . 1908 .077 . 2. 272

1540+[1 .55+1. 22.( 7 . 5√702+702 )]1540

=747 . 4 V

Karena tegangan langkah belum dihitung sebelumnya, Persamaan – Persamaan

(3.17), (3.20) sampai (3.22) digunakan menghitung Ki, El, Ls, dan Ks. Harga Ki

tetap sebesar 2,272 sama seperti untuk tegangan mesh.

KS =

1π [ 1

2.h+ 1D+h

+ 1D

(1−0. 5n−2)] (4.23)

KS =

1π [ 1

2. 0 .5+ 1

7+0 . 5+ 1

7( 1−0 .511−2)]=0 . 406

dan

Page 12: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

El =

ρ . IG .K s .K i0 .75 .LC .+0 . 85. LR (4.24)

El =

400 . 1908 .0 . 406 . 2. 2720 .75 . 1540+0 . 85. 150

= 548 .9 V

* Langkah ke 9

Hasil perhitungan sekarang, tegangan mesh yang dihitung lebih rendah

dari tegangan sentuh yang diizinkan (747,4 volt dibanding 838,2 volt). Prosedur

perhitungan dapat dilanjutkan ke Langkah ke 10.

* Langkah ke 10

Hasil perhitungan tegangan langkah Es di bawah harga tegangan langkah

yang diizinkan yang sudah diperoleh sebelumnya dalam langkah ke 3 pada contoh

IV.2 (548,9 volt dibanding 2686,6 volt).

* Langkah ke 11

Modifikasi rancangan tidak diperlukan.

* Langkah ke 12

Rancangan yang aman sudah diperoleh

IV.4 Grid Empat Persegi Dengan Batang Pembumian

Dalam contoh berikut, rancangan grid awal akan disesuaikan dalam

bentuk sebenarnya luas pembumian sebagai suatu rancangan alternatif. Realisasi

luas pembumian hanya berkisar 8% lebih besar dari yang digunakan dalam contoh

sebelumnya.

Dipilih kembali jarak D = 7 m untuk grid empat persegi panjang 63 m x 84

m. Konfigurasi konduktor grid adalah 10 x 13 dan panjang kombinasi konduktor

grid adalah 13 x 63 m + 10 x 84 m = 1659 m. Diasumsikan jumlah batang

Page 13: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

pembumian adalah 38, dengan panjang masing – masing 10 m, seperti

diperlihatkan dalam Gambar 4.4.

* Langkah ke 5

Untuk LT = 1659 m + (38).(10) m = 2039 m dan luas grid A = (63 m x 84

m) = 5292 m2 , tahanan grid adalah :

Rg =

ρ [ 1LT

+1

√20 A (1+ 11+h√20/A )]

(4.25)

Rg =

400 [ 12039 +

1√20 . 5292 (1+

11+0 .5√20/5292 )] = 2 .62 Ω

Gambar 4.4 Grid Empat Persegi Dengan 38 Batang Panjang 10 m

* Langkah ke 6 dan ke 7

Menggunakan IG = 1908 ampere seperti sebelumnya dan Rg = 2,62 Ω,

diperoleh harga GPR = 1908 x 2,62 = 4998,96 volt. Harga ini masih lebih tinggi

dari 838,2 volt.

* Langkah ke 8

Page 14: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Untuk susunan rancangan seperti Gambar 4.4, grid berbentuk empat

persegi panjang, harga n yang digunakan dalam perhitungan tegangan mesh akan

berbeda, berdasarkan faktor – faktor yang ditentukan menggunakan Persamaan

(3.12) sampai (3.16)

n = na.nb.nc.nd (4.26)

na =

2. LCLp (4.27)

na =

2. 1659294

= 11. 29

nb = √ Lp4 .√A (4.28)

nb = √2944 .√5292 = 1,005

Untuk grid empat persegi panjang berlaku: nc = nd = 1 sehingga diperoleh

n = 11.29 . 1,005 . 1. 1 = 11.35

Hasil perhitungan untuk Km

Km =

12π {[ ln D2

16 .h .d+

(D+2h )2

8 .D .d− h

4 .d ]+ K iiKh . ln [ 8π (2n−1 ]}

(4.29)

di mana Kii = 1 untuk grid dengan batang pembumian

Kh = √1+0,51 . 0 = 1,225

Km=

12π [ ln { 72

16 . 0,5 .0 ,01+

(7+2.0,5 )2

8 .7 .0 ,01− 0,5

4 .0 ,01 }+ 11,225

ln { 8π (2. 11 ,35−1 }]= 0. 77

Hasil perhitungan untuk Ki

Ki = 0,644 + 0,148 n (4.30)

Page 15: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Ki = 0,644 + 0,148 . 11.35 = 2,324

Akhirnya tegangan mesh dihitung sebagai berikut

Em =

ρ . IG .Km .K i

LC+[1 .55+1.22 .( Lr

√LX2+LY2 )]LR (4.31)

Em =

400 .1908 .0 ,77 .2,324

1659+[1 .55+1. 22.(10√632+842 )]380

=595 ,8 V

* Langkah ke 9

Hasil tegangan mesh yang dihitung di bawah batas Em70 sebesar 838,2 volt.

Tetapi dengan menggunakan konduktor tambahan 119 m dan batang pembumian

tambahan 230 m seperti dibanding dengan contoh sebelumnya. Jadi, jarak mesh

dapat dikurangi, jumlah/panjang batang pembumian dapat dikurangi.

5 Grid Bentuk L Dengan Batang Pembumian

Dalam contoh ini, rancangan pada contoh IV.3 dimodifikasi untuk

mengilustrasikan penggunaan persamaan untuk grid bentuk L dengan batang

pembumian. Luas total dan jarak mesh sama dengan contoh IV.3, dan batang

pembumian ditempatkan hanya di sekeliling grid seperti Gambar 4.5. Seluruh

parameter lainnya sama dengan contoh IV.3, kecuali penambahan jumlah batang

sebanyak 24. Langkah 1 sampai ke 4 sama dengan contoh IV.3. Langkah

perhitungan akan dimulai dari Langkah ke 5.

Page 16: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Gambar 4.5. Grid Bentuk L Dengan 24 Batang Panjang 7,5 m.

* langkah ke 5

Untuk LT = 1575 m + (24.7.5) m = 1755 m dan luas grid A = 4900 m2

tahanan pembumian grid sama dengan

Rg =

ρ [ 1LT

+1

√20 A (1+ 11+h√20/A )]

(4.32)

Rg =

400 [ 11755 +

1√20 .4900 (1+

11+0.5√20/4900 )] = 2. 74 Ω

* Langkah ke 6 dan ke 7

GPR hasil modifikasi = 1908.2,74 = 5228 volt masih lebih besar dari

tegangan sentuh yang diizinkan 838,2 volt.

* Langkah ke 8

Perhitungan harga n, Km, dan Ki

n = na.nb.nc.nd (4.33)

na =

2. LCLp (4.34)

na =

2.1575350

= 9

nb = √ Lp4 .√A (4.35)

Page 17: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

nb = √3504 .√4900

= 1 .12

nc = [ LX . LYA ]

0 .7 . ALX .LY

(4.36)

nc = [70.1054900 ]

0.7(4900 )70(105 ) = 1.21

nd = 1 untuk grid bentuk L

n = (9) (1.12) (1.21) (1) = 12.2

Kii = 1.0

Kh = √1+0,51 . 0 = 1,225

Km =

12π {ln [ D2

16 .h .d+

(D+2h )2

8 .D .d− h

4 .d ]+ K iiKh . ln [ 8π (2n−1 ]}

(4.37)

Km=

12π

[ ln { 72

16 . 0,5 . 0 ,01+

(7+2. 0,5 )2

8 .7 .0 ,01− 0,5

4 .0 ,01 }+ 11,225

ln { 8π (2(12.2−1 }] = 0.76

Ki = 0,644 + 0,148 n (4.38)

Ki = 0,644 + 0,148 (12.2) = 2.45

Perhitungan harga tegangan mesh

Em =

ρ . IG .Km .K i

LC+[1 .55+1.22 .( Lr

√LX2+LY2 )]LR (4.39)

Em =

400 .1908 .076 . 2. 45

1575+[1 .55+1.22.( 7 . 5√702+1052 )]180

=761.1 V

Page 18: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Perhitungan untuk El , Ls, Ks, dilakukan sebagai berikut dengan harga Ki sebesar

2,45 (sama dengan perhitungan tegangan mesh),

Ks =

1π [ 1

2.h+ 1D+h

+ 1D

(1−0.5n−2)] (4.40)

Ks =

1π [ 1

2. 0 .5+ 1

7+0 . 5+ 1

7( 1−0 .512.2−2 )]=0 .41

El =

ρ . IG .K s .K i0 .75 .LC .+0 . 85. LR (4.41)

El =

(400 )(1908)(0 . 41 )(2. 45 )0 . 75(1575)+0 . 85(180 )

= 574 . 6 V

* Langkah ke 9

Harga tegangan sentuh yang diperoleh mendekati sama dengan harga

tegangan sentuh grid bentuk bujur sangkar dengan batang pembumian (contoh

IV.3), dan lebih rendah dari batas yang diizinkan Es70 sebesar 838,2 volt.

* Langkah ke 10

Harga tegangan langkah yang dihitung El (574,6 volt) di bawah harga

tegangan langkah diizinkan yang dihitung dalam langkah ke tiga contoh IV.2

(2686,6 volt).

* Langkah ke 11

Tidak diperlukan

* Langkah ke 12

Rancangan yang aman sudah diperoleh dan detail akhir dapat ditambahkan

ke rancangan.

6 Analisis

Page 19: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk

Dengan grid berbentuk empat persegi panjang (70 m x 70 m) tanpa batang

pembumian, kriteria tegangan mesh lebih rendah dari tegangan sentuh diizinkan

tidak dipenuhi. Tegangan mesh hasil perhitungan sebesar 1002,1 volt lebih besar

dibanding tegangan sentuh diizinkan sebesar 838,2 volt. GPR hasil hitungan

(5304 volt) juga lebih besar dari tegangan sentuh diizinkan. Dalam hal ini

rancangan grid harus dimodifikasi.

Rancangan grid dimodifikasi masih bentuk empat persegi tetapi ditambah

dua puluh (20) batang pembumian dengan panjang masing – masing 7,5 m.

Dengan modifikasi, GPR masih lebih besar dan tegangan sentuh diizinkan (5247

volt dibanding 838,2 volt). Tetapi tegangan mesh 747,4 volt lebih rendah

tegangan sentuh diizinkan 838,2 volt, dan tegangan langkah dihitung 548,9 volt

lebih rendah tegangan langkah diizinkan yang dihitung dalam langkah ke 3 contoh

IV.2 sebesar 2686,6 volt. Hasil ini menunjukkan modifikasi dengan penambahan

batang pembumian 150m dapat memenuhi kriteria rancangan yang diharapkan.

Dalam contoh perhitungan juga diajukan rancangan alternatif bentuk

empat persegi (63 m x 84 m) menggunakan 38 batang pembumian dengan

panjang masing – masing konduktor 10 m. Hasil perhitungan tegangan mesh

595,8 volt masih lebih rendah tegangan sentuh diizinkan 838,2 volt. Tetapi hasil

ini diperoleh dengan menggunakan konduktor tambahan 119 m dan batang

pembumian 230 m.

Dengan menggunakan grid bentuk L yang menggunakan 24 batang

pembumian dengan panjang masing – masing 7,5 m, tegangan langkah yang

dihitung 574,6 volt masih lebih rendah dari tegangan langkah yang dihitung

dalam contoh IV.2 (2686,6 volt).

Page 20: Web view) diasumsikan dan diperkirakan berdasarkan pengukuran aktual dari contoh sebenarnya. Impedansi gangguan sistem ekivalen dan faktor pembagian arus S f ditentukan untuk